一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统技术方案

本发明专利技术涉及一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，包括柔性手术工具和驱动单元；柔性手术工具包括远端结构体、近端结构体和中部连接体；远端结构体包括远端构节，远端构节包括远端间隔盘、远端固定盘和结构骨；近端结构体包括近端构节，近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘和结构骨；中部连接体包括通道固定板和结构骨引导通道；驱动单元包括电机部、运动转换部和直线运动机构；电机部包括第一固定板和第一电机，运动转换部包括传动链，传动链将第一电机的旋转输出转换为输出杆的直线运动且通过无菌屏障传递给直线运动机构的输入端，直线运动机构的输出端与驱动骨的一端连接，驱动骨穿过近端间隔盘，另一端与近端固定盘连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，属于医疗器械领域。
技术介绍
多孔腹腔镜微创手术因其创口小、术后恢复快，已经在外科手术中占据了重要的地位。现有IntuitiveSurgical公司的daVinci手术机器人辅助医生完成多孔腹腔镜微创手术，取得了商业上的巨大成功。微创术式在多孔腹腔镜手术之后又发展出单孔腹腔镜手术和经自然腔道的无创手术，它们对病人创伤更小、术后产出更高。但在单孔腹腔镜手术和经自然腔道的无创手术中，包括视觉照明模块和手术操作臂在内的所有手术器械均通过单一通道达到术部，这对手术器械的制备要求极为苛刻。现有手术器械的远端结构主要为多杆件的串联铰接，采用钢丝绳拉力驱动，使手术器械在铰接关节处实现弯转。由于钢丝绳须通过滑轮保持持续的张紧状态，这一驱动方式难以实现手术器械的进一步小型化，亦难以进一步提升器械的运动性能。虽然IntuitiveSurgical公司近期推出了daVinciSingle-Site手术机器人，其将原有的刚性手术器械改造为半刚性手术器械，并增加了预弯曲套管，一定程度上提升了手术器械的运动性能，但仍无法从根本上解决传统微型手术器械所面临的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，该柔性手术工具系统能够较好地应用于经人体自然腔道或经单一手术切口并且实施手术的机器人系统。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，其特征在于：它包括柔性手术工具和驱动单元；所述柔性手术工具包括由远端结构体、近端结构体和中部连接体构成的柔性连续体结构；所述远端结构体包括至少一个远端构节，所述远端构节包括远端间隔盘、远端固定盘和结构骨；所述近端结构体包括数量与所述远端构节数相等的近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘和结构骨；所述中部连接体包括两个通道固定板和设置在两所述通道固定板之间的结构骨引导通道；所述远端构节中的结构骨与所述近端构节中的结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨，所述结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，依次穿过所述近端间隔盘、所述结构骨引导通道、所述远端间隔盘，另一端与所述远端固定盘紧固连接；所述驱动单元包括电机部、运动转换部和多个直线运动机构，在所述运动转换部与所述直线运动机构之间设置有无菌屏障；所述电机部包括第一固定板和紧固连接在所述第一固定板上的第一电机，所述运动转换部包括多个传动链，每一所述传动链将所述第一电机的旋转输出转换为两根输出杆的直线运动，所述输出杆的直线运动通过所述无菌屏障传递给所述直线运动机构的输入端推拉杆，所述直线运动机构的输出端与一根驱动骨的一端紧固连接，所述驱动骨穿过所述近端间隔盘，另一端与所述近端固定盘紧固连接。所述直线运动机构包括紧固连接在两个所述通道固定板之间的光轴和滑动连接在所述光轴上的滑块，所述滑块作为所述直线运动机构的输出端与所述驱动骨紧固连接，所述滑块还与所述推拉杆的一端紧固连接，所述推拉杆的另一端穿过所述通道固定板且通过所述无菌屏障与所述输出杆连接。所述无菌屏障包括导杆基座和可滑动地穿过所述导轨基座的导杆，在导杆的后端设置有用于与所述输出杆连接的第一快速锁紧头，在所述导杆基座的前端设置有用于与所述推拉杆连接的第二快速锁紧头；在所述无菌屏障的外周紧固连接有用于将系统可消毒的部分与未消毒的部分进行隔离的无菌膜。所述第一快速锁紧头包括螺钉座，在所述螺钉座上设置有用于插入所述输出杆的插孔，在所述螺钉座上还设置有与所述插孔相通的螺纹孔，在所述螺纹孔上配合连接有紧定螺钉。所述第二快速锁紧头包括两滑块和一弹性环，两所述滑块相向嵌合在一起，两所述滑块通过位于各自左、右两侧的一字槽夹持住所述弹性环，两个所述滑块均设置有中心孔，两所述滑块在各自的所述中心孔上设置有一月牙形凸起，两所述月牙形凸起呈相对布置；在所述推拉杆的后端设置有第一环形槽。在所述导杆基座的外周紧固连接有无菌屏障外壳，在所述无菌屏障外壳内转动连接有快速锁紧盘，所述快速锁紧盘位于所述导杆基座的前方，在所述快速锁紧盘上开设有沿周向分布的弧形槽，在所述弧形槽的槽壁上设置有多对半圆形突起；当所述快速锁紧盘旋转时，每对所述半圆形突起分别对伸入所述环形槽中的第二快速锁紧头上的两个所述滑块施加侧向压力，以驱使位于所述滑块上的两个所述月牙形凸起形成的孔变大。还包括柔性手术工具连接壳，所述近端结构体和中部连接体均位于所述柔性手术工具连接壳的内部；在所述柔性手术工具连接壳的后端设置有推拉杆限位盘，所述推拉杆限位盘转动连接在所述柔性手术工具连接壳内，在所述推拉杆限位盘上设置有多个供所述推拉杆穿过的限位孔，所述限位孔的内径大于所述推拉杆的直径；在各所述推拉杆上的同一轴向位置处设置有第二环形槽，所述第二环形槽位于所述第一环形槽的前方。所述运动转换部还包括设置在所述第一固定板前方的第二固定板、第三固定板和第四固定板；每一所述传动链包括间隔转动支撑在所述第三固定板与所述第四固定板之间的第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆的后端依次穿过所述第三固定板和第二固定板且通过联轴器与所述第一电机的输出轴连接，在位于所述第二固定板与所述第三固定板之间的所述第一螺杆上紧固连接第一齿轮，所述第一齿轮通过惰轮传动连接第二齿轮，所述第二齿轮紧固连接在所述第二螺杆上；在位于所述第三固定板与所述第四固定板之间的所述第一螺杆和第二螺杆上分别配合连接有第一螺母和第二螺母；两根所述输出杆分别与第一螺母和第二螺母紧固连接且前端穿过所述第四固定板。在所述远端结构体的前端设置有手术执行器，所述手术执行器的控线从所述远端结构体中穿过，另一端与位于两所述通道固定板之间的手术执行器驱动机构连接；手术执行器驱动机构包括前端与所述控线紧固连接的第一手术执行器推杆，所述第一手术执行器推杆的后端垂直紧固连接在第二手术执行器推杆的中部，所述第二手术执行器推杆的两端分别紧固连接第二推拉杆的一端，所述第二推拉杆的另一端穿过所述通道固定板且向后延伸；在所述第一固定板上紧固连接有第二电机，所述运动转换部还包括第二传动链，所述第二传动链将所述第二电机的旋转输出转换为两根第二输出杆的直线运动；所述第二输出杆的直线运动通过所述无菌屏障传递给所述第二推拉杆。所述运动转换部还包括设置在所述第一固定板前方的第二固定板、第三固定板和第四固定板；所述第二传动链包括第三螺杆，所述第三螺杆后端通过位于第一固定板与第二固定板之间的联轴器与所述第二电机连接，所述第三固定板和第四固定板共同转动支撑所述第三螺杆，在位于所述第三固定板与第四固定板之间的所述第三螺杆上配合连接有第三螺母，所述第三螺母与两根杆紧固连接，两根所述杆的前端穿过所述第四固定板并共同支撑一个连接块，在所述连接块的前侧紧固连接两根所述第二输出杆。还包括驱动单元壳体，所述第一固定板与所述驱动单元壳体转动连接，所述驱动单元壳体的内壁紧固连接有内齿圈，在所述第一固定板上紧固连接有第三电机，所述第三电机的输出轴紧固连接有齿轮，所述齿轮与所述内齿圈啮合。还包括驱动单元壳体和线性模组，所述线性模组包括支架体、紧固连接在所述支架体上的第四电机以及与所述第四电机的输出轴紧固连接的直线进给机构，所述直线进给机构的输出端紧固连接所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，其特征在于：它包括柔性手术工具和驱动单元；所述柔性手术工具包括由远端结构体、近端结构体和中部连接体构成的柔性连续体结构；所述远端结构体包括至少一个远端构节，所述远端构节包括远端间隔盘、远端固定盘和结构骨；所述近端结构体包括数量与所述远端构节数相等的近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘和结构骨；所述中部连接体包括两个通道固定板和设置在两所述通道固定板之间的结构骨引导通道；所述远端构节中的结构骨与所述近端构节中的结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨，所述结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，依次穿过所述近端间隔盘、所述结构骨引导通道、所述远端间隔盘，另一端与所述远端固定盘紧固连接；所述驱动单元包括电机部、运动转换部和多个直线运动机构，在所述运动转换部与所述直线运动机构之间设置有无菌屏障；所述电机部包括第一固定板和紧固连接在所述第一固定板上的第一电机，所述运动转换部包括多个传动链，每一所述传动链将所述第一电机的旋转输出转换为两根输出杆的直线运动，所述输出杆的直线运动通过所述无菌屏障传递给所述直线运动机构的输入端推拉杆，所述直线运动机构的输出端与一根驱动骨的一端紧固连接，所述驱动骨穿过所述近端间隔盘，另一端与所述近端固定盘紧固连接。...

【技术特征摘要】
1.一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，其特征在于：它包括柔性手术工具和驱动单元；所述柔性手术工具包括由远端结构体、近端结构体和中部连接体构成的柔性连续体结构；所述远端结构体包括至少一个远端构节，所述远端构节包括远端间隔盘、远端固定盘和结构骨；所述近端结构体包括数量与所述远端构节数相等的近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘和结构骨；所述中部连接体包括两个通道固定板和设置在两所述通道固定板之间的结构骨引导通道；所述远端构节中的结构骨与所述近端构节中的结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨，所述结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，依次穿过所述近端间隔盘、所述结构骨引导通道、所述远端间隔盘，另一端与所述远端固定盘紧固连接；所述驱动单元包括电机部、运动转换部和多个直线运动机构，在所述运动转换部与所述直线运动机构之间设置有无菌屏障；所述电机部包括第一固定板和紧固连接在所述第一固定板上的第一电机，所述运动转换部包括多个传动链，每一所述传动链将所述第一电机的旋转输出转换为两根输出杆的直线运动，所述输出杆的直线运动通过所述无菌屏障传递给所述直线运动机构的输入端推拉杆，所述直线运动机构的输出端与一根驱动骨的一端紧固连接，所述驱动骨穿过所述近端间隔盘，另一端与所述近端固定盘紧固连接。2.如权利要求1所述的一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，其特征在于：所述直线运动机构包括紧固连接在两个所述通道固定板之间的光轴和滑动连接在所述光轴上的滑块，所述滑块作为所述直线运动机构的输出端与所述驱动骨紧固连接，所述滑块还与所述推拉杆的一端紧固连接，所述推拉杆的另一端穿过所述通道固定板且通过所述无菌屏障与所述输出杆连接。3.如权利要求1所述的一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，其特征在于：所述无菌屏障包括导杆基座和可滑动地穿过所述导轨基座的导杆，在导杆的后端设置有用于与所述输出杆连接的第一快速锁紧头，在所述导杆基座的前端设置有用于与所述推拉杆连接的第二快速锁紧头；在所述无菌屏障的外周紧固连接有用于将系统可消毒的部分与未消毒的部分进行隔离的无菌膜。4.如权利要求3所述的一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，其特征在于：所述第一快速锁紧头包括螺钉座，在所述螺钉座上设置有用于插入所述输出杆的插孔，在所述螺钉座上还设置有与所述插孔相通的螺纹孔，在所述螺纹孔上配合连接有紧定螺钉。5.如权利要求3所述的一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，其特征在于：所述第二快速锁紧头包括两滑块和一弹性环，两所述滑块相向嵌合在一起，两所述滑块通过位于各自左、右两侧的一字槽夹持住所述弹性环，两个所述滑块均设置有中心孔，两所述滑块在各自的所述中心孔上设置有一月牙形凸起，两所述月牙形凸起呈相对布置；在所述推拉杆的后端设置有第一环形槽。6.如权利要求5所述的一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，其特征在于：在所述导杆基座的外周紧固连接有无菌屏障外壳，在所述无菌屏障外壳内转动连接有快速锁紧盘，所述快速锁紧盘位于所述导杆基座的前方，在所述快速锁紧盘上开设有沿周向分布的弧形槽，在所述弧形槽的槽壁上设置有多对半圆形突起；当所述快速锁紧盘旋转时，每对所述半圆形突起分别对伸入所述环形槽中的第二快速锁紧头上的两个所述滑块施加侧向压力，以驱使位于所述滑块上的两个所述月牙形凸起形成的孔变大。7.如权利要求5所述的一种远端可向任意方向弯转的柔性手术工具系统，其特征在于：还包括柔性手术工具连接壳，所述近端结构体和中部连接体均位于所述柔性手术工具连接壳的内部；在所述柔性手术工具连接壳的后端设置有推拉杆限位盘，所述推拉杆限位盘转动连接在所述柔性手术工具连接壳内，在所述推拉杆限位盘上设置有多个供所述推拉杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，戴正晨，张树桉，赵江然，阳志雄，张兆宇，魏巍，
申请(专利权)人：北京术锐技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11